2020版高考生物一轮复习 第16讲 DNA是主要的遗传物质课件 新人教版

第16讲DNA是主要的遗传物质[考纲要求]人类对遗传物质的探索过程(Ⅱ)。考点一肺炎双球菌的转化实验1．格里菲思的体内转化实验光滑有毒粗糙无S型活细菌不死亡死亡转化因子S型细菌和R型细菌转化的实质(1)加热杀死的S型细菌，其蛋白质变性失活，DNA在加热过程中，双螺旋解开，氢键断裂，但缓慢冷却时，其结构可恢复。(2)转化的实质是S型细菌的DNA片段整合到了R型细菌的DNA中，即实现了基因重组。(3)一般情况下，转化率很低，形成的S型细菌很少，转化后形成的S型细菌可以遗传下去，快速繁殖形成大量的S型细菌，说明S型细菌的DNA是遗传物质。2．艾弗里的体外转化实验R型+S型R型DNA肺炎双球菌两个转化实验的比较体内转化实验体外转化实验科学家格里菲思艾弗里及其同事细菌培养场所小鼠体内培养基(体外)实验原理S型细菌可以使人患肺炎或使小鼠患败血症对S型细菌中的物质进行提取、分离，分别单独观察各种物质的作用体内转化实验体外转化实验实验原则R型细菌与S型细菌的毒性进行对照S型细菌各成分的作用进行对照实验构思用加热杀死的S型细菌注射到小鼠体内作为对照实验来说明确实发生了转化将物质提纯分离后，直接、单独地观察某种物质在实验中所起的作用结果观察小鼠是否死亡培养基中菌落类型体内转化实验体外转化实验实验结论S型细菌体内有转化因子S型细菌的DNA是遗传物质，蛋白质等不是遗传物质联系①所用的材料相同：都巧妙选用R型和S型两种肺炎双球菌②体内转化实验是体外转化实验的基础，仅说明S型细菌体内有“转化因子”；体外转化实验则是前者的延伸，进一步证明了“转化因子”是DNA③实验设计都遵循对照原则和单一变量原则[教材对接高考]1．(2016·高考江苏卷，T1A)格里菲思实验中肺炎双球菌R型转化为S型是基因突变的结果。()探源：必修2P43文字信息。2．(2017·高考江苏卷，T2B)艾弗里实验证明从S型肺炎双球菌中提取的DNA可以使小鼠死亡。()探源：必修2P43图3－2。××3．[必修2P44中图3－3]肺炎双球菌的体外转化实验中，设置“S型细菌的DNA中加DNA酶”实验组的作用是什么？提示：起对照作用，DNA酶分解从S型活细菌中提取的DNA，与R型活细菌混合培养后，不能长出S型细菌的菌落，可见DNA被分解后的产物不能使R型细菌发生转化，DNA才是使R型细菌转化为S型细菌的物质。4．[必修2P44图3－3]体外转化实验中导致R型细菌转化为S型细菌时遗传物质、原料、能量分别由哪方提供？提示：实现转化时遗传物质来自S型细菌，原料和能量均来自R型细菌。思维探究肺炎双球菌的体内、体外转化实验图解分析：注：图1图示的实线表示R型菌，虚线表示S型菌。(1)据图1图示的ab段R型菌数量减少，其原因是什么？提示：小鼠体内形成对抗R型菌的抗体，致使R型菌数量减少。(2)据图1图示的bc段R型菌数量增多，其原因是什么？提示：b之前，已有少量R型菌转化为S型菌，S型菌能降低小鼠的免疫力，造成R型菌大量繁殖。(3)据图2分析在对R型细菌进行培养之前，必须首先进行的工作是什么？提示：分离并提纯S型细菌的DNA、蛋白质、多糖等物质。(4)依据上述实验，可做出怎样的假设？提示：DNA是遗传物质。题点一格里菲思体内转化实验的分析1．肺炎双球菌转化实验的部分过程如图所示。下列叙述正确的是()DA．S型肺炎双球菌的菌落为粗糙的，R型肺炎双球菌的菌落为光滑的B．S型菌的DNA经加热后失活，因而注射S型菌后的小鼠仍存活C．从病死小鼠中分离得到的肺炎双球菌只有S型菌而无R型菌D．该实验未证明R型菌转化为S型菌是由S型菌的DNA引起的解析：选D。S型肺炎双球菌的菌落为光滑的，R型肺炎双球菌的菌落为粗糙的，A错误；S型菌加热后蛋白质变性，导致细菌死亡，所以注射S型菌后的小鼠仍能存活，B错误；转化的效率不是100%，所以从病死小鼠中可分离得到S型菌和R型菌，C错误；本实验是肺炎双球菌体内转化实验，实验结论是S型菌中存在某种转化因子，促使R型菌转化为S型菌，但未证明转化因子是DNA，D正确。2．某科研人员为了验证格里菲思的肺炎双球菌转化实验，对实验鼠进行了4次注射实验，如图所示。下列相关叙述正确的是()CA．活菌甲是有荚膜的R型细菌，而活菌乙是无荚膜的S型细菌B．由注射②和④的结果可知，活的或死的S型细菌都能使小鼠死亡C．在死鼠2的血液中应有活菌甲和活菌乙，后者最初由活菌甲转化而来D．死菌乙未导致鼠3死亡，由此说明小鼠体内未发生特异性免疫解析：选C。肺炎双球菌的R型细菌没有荚膜、无毒性，S型细菌有荚膜、有毒性。实验结果显示：将活菌甲注射到鼠1体内，鼠1不死亡，而将活菌乙注射到鼠4体内，鼠4死亡，说明活菌甲是无荚膜的R型细菌，而活菌乙是有荚膜的S型细菌；注射②是将活菌甲与死菌乙混合后注射到鼠2体内，结果死亡的小鼠2体内检测出活菌乙，注射④是将检测出的活菌乙注射到鼠4体内，结果鼠4死亡，说明死菌乙的体内有“转化因子”，促进活菌甲转化为活菌乙，进而导致实验鼠死亡；在死鼠2的血液中应有活菌甲和活菌乙，后者最初由活菌甲转化而来；死菌乙对于实验鼠而言属于抗原，进入实验鼠体内会引起特异性免疫。题点二艾弗里的体外转化实验的分析3．某研究人员模拟肺炎双球菌转化实验，进行了以下4个实验：①S型菌的DNA＋DNA酶→加入R型菌→注入小鼠②R型菌的DNA＋DNA酶→加入S型菌→注入小鼠③R型菌＋DNA酶→高温加热后冷却→加入S型菌的DNA→注入小鼠④S型菌＋DNA酶→高温加热后冷却→加入R型菌的DNA→注入小鼠以上4个实验中小鼠存活的情况依次是()A．存活、存活、存活、死亡B．存活、死亡、存活、死亡C．死亡、死亡、存活、存活D．存活、死亡、存活、存活D解析：选D。DNA酶能将DNA水解，因此不能使R型细菌转化为S型细菌，①中小鼠不死亡。②加入的是S型细菌，小鼠死亡。高温能使细菌死亡，使酶失去活性，因此③④中小鼠都不死亡。4．艾弗里完成肺炎双球菌体外转化实验后，持反对观点者认为“DNA可能只是在细胞表面起化学作用形成荚膜，而不是起遗传作用”。已知S型肺炎双球菌中存在能抗青霉素的突变型(这种对青霉素的抗性不是荚膜产生的)。下列实验设计思路能反驳上述观点的是()A．R型菌＋抗青霉素的S型菌DNA→预期出现抗青霉素的S型菌B．R型菌＋抗青霉素的S型菌DNA→预期出现S型菌C．R型菌＋S型菌DNA→预期出现S型菌D．R型菌＋S型菌DNA→预期出现抗青霉素的S型菌A解析：选A。R型菌＋抗青霉素的S型菌DNA→预期出现抗青霉素的S型菌，该实验证明细菌中的一些与荚膜形成无关的性状(如抗药性)也会发生转化，而且抗青霉素的S型菌DNA中存在抗青霉素的基因和控制荚膜合成的基因。因此，该实验结果表明上述对艾弗里所得结论的怀疑是错误的。考点二噬菌体侵染细菌实验1．实验材料和方法(1)实验材料：____________和大肠杆菌。T2噬菌体(2)噬菌体的结构(3)实验方法：____________法，该实验中用35S、32P分别标记________________。DNAC、H、O、N、P蛋白质C、H、O、N、S等同位素示踪蛋白质和DNA2．实验过程35S32P蛋白质外壳含35SDNA含32P高低没有35S低高存在32P3．实验结论在噬菌体中，保证亲代与子代之间具有连续性的物质是________，即________是遗传物质。DNADNA1．噬菌体的复制式增殖过程(1)模板：进入细菌体内的噬菌体DNA。(2)合成噬菌体DNA的原料：大肠杆菌提供的四种脱氧核苷酸。(3)合成噬菌体的蛋白质原料：大肠杆菌的氨基酸场所：大肠杆菌的核糖体提醒：(1)培养含放射性标记的噬菌体不能用培养基直接培养，因为病毒必须寄生在活细胞内，所以应先培养细菌，再用被标记的细菌培养噬菌体。(2)DNA和蛋白质都含有H和C，用这两种元素标记，结果是噬菌体的蛋白质外壳和DNA都被标记，导致进行噬菌体侵染细菌实验时，不能确定哪一种物质进入细菌，从而不能确定哪一种物质是遗传物质。2．噬菌体侵染细菌实验中上清液和沉淀物放射性分析(1)32P噬菌体侵染大肠杆菌：(2)35S噬菌体侵染大肠杆菌：3．子代噬菌体的组成物质来源分析(1)从蛋白质外壳方面分析：由寄主细胞提供原料氨基酸，在寄主细胞的核糖体上合成，与亲代噬菌体的蛋白质外壳无关。(2)从DNA方面分析：由亲代噬菌体提供模板，利用寄主细胞提供的脱氧核苷酸，通过半保留复制的方式，合成子代噬菌体的DNA。(3)从子代噬菌体方面分析：释放的众多子代噬菌体中，只有少数含有亲代噬菌体DNA的单链，其余子代噬菌体的DNA均由寄主细胞提供原料合成，不含亲代噬菌体的DNA。4．肺炎双球菌体外转化实验和噬菌体侵染细菌实验的比较肺炎双球菌体外转化实验噬菌体侵染细菌实验设计思路设法将DNA与其他物质分开，单独、直接研究它们各自不同的遗传功能处理方法直接分离：分离S型菌的DNA、多糖、蛋白质等，分别与R型菌混合培养同位素标记法：分别用同位素35S、32P标记噬菌体蛋白质和DNA肺炎双球菌体外转化实验噬菌体侵染细菌实验结论①证明DNA是遗传物质，而蛋白质不是遗传物质②说明了遗传物质可产生可遗传的变异①证明DNA是遗传物质，但不能证明蛋白质不是遗传物质②说明DNA能控制蛋白质的合成③说明DNA能自我复制[教材对接高考]1．(2016·高考江苏卷，T1C)赫尔希和蔡斯实验中T2噬菌体的DNA是用32P直接标记的。()探源：必修2P45文字信息。2．(2017·高考江苏卷，T2D)赫尔希和蔡斯实验中细菌裂解后得到的噬菌体都带有32P标记。()探源：必修2P45文字和图示信息。××3．[必修2P45“相关信息”]对选择什么样的同位素进行标记有什么启示？提示：蛋白质用35S标记，DNA用32P标记。4．[必修2P46思考与讨论]艾弗里与赫尔希等人以细菌或病毒作为实验材料具有哪些优点？提示：①个体小，结构简单；②繁殖快。思维探究1952年“噬菌体小组”的赫尔希和蔡斯研究了噬菌体的蛋白质和DNA在侵染细菌过程中的功能，搅拌离心后的实验数据如图所示，请分析：(1)图中被侵染的细菌的存活率基本保持在100%，本组数据的意义是什么？提示：作为对照组，以证明细菌未裂解。(2)细胞外的32P含量有30%，原因是什么？提示：有部分标记的噬菌体还没有侵染细菌。题点一噬菌体侵染细菌实验的标记问题1．如果用3H、15N、35S标记噬菌体后，让其侵染细菌(无放射性)，下列分析正确的是()A．只有噬菌体的蛋白质被标记了，DNA没有被标记B．子代噬菌体的外壳中可检测到3H、15N、35SC．子代噬菌体的DNA分子中可检测到3H、15ND．子代噬菌体的DNA分子中部分含有3H、14N、32SC解析：选C。DNA分子中含有H、N元素，所以用3H、15N、35S标记噬菌体后，噬菌体的蛋白质和DNA都被标记了；由于3H、15N、35S标记的噬菌体蛋白质外壳，不进入细菌，3H、15N标记的噬菌体DNA分子进入细菌但不能用于合成子代噬菌体的外壳，所以子代噬菌体的外壳中没有放射性；由于3H、15N标记了噬菌体DNA分子，所以子代噬菌体的DNA分子中可检测到3H、15N；子代噬菌体的DNA分子中不含有S元素。2．在用35S和32P分别标记的噬菌体探究遗传物质是DNA还是蛋白质的实验中，先将大肠杆菌和不同标记的噬菌体混合后立即离心，并测定放射性(Ⅰ)；再将大肠杆菌和不同标记的噬菌体混合培养一段时间后再离心，并测定放射性(Ⅱ)，则下列有关放射性分布的论述，正确的是()A．若放射性为35S，则Ⅰ主要分布在上清液中，Ⅱ主要分布在沉淀物中B．若放射性为35S，则Ⅰ主要分布在沉淀物中，Ⅱ主要分布在上清液中CC．若放射性为32P，则Ⅰ主要分布在上清液中，Ⅱ主要分布在沉淀物中D．若放射性为32P，则Ⅰ主要分布在沉淀物中，Ⅱ主要分布在上清液中解析：选C。根据教材中的实验可知，35S标记在蛋白质外壳上，32P标记在DNA分子上。若混合后立即离心，亲代噬菌体还没有侵染大肠杆菌，因此，亲代的蛋白质外壳(35S)和DNA(32P)均主要